CN114504927B - 一种低噪声分子筛式制氧机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低噪声分子筛式制氧机，包括：操作面板、前壳、后壳，前壳和后壳底部设置有一级底座，一级底座底部设置有二级底座。在一级底座上方安装有压缩机罩壳，压缩机罩壳内安装有压缩机和压缩机减震组件，分子筛吸附塔、进气缓冲器、氧气缓冲罐、压缩机启动电容通过支架分别固定在压缩机罩壳上，压缩机罩壳上顶面安装有风扇、排氮消声器。本发明通过改变制氧机内部结构设计，优化排氮消声器结构，采用二级底座进行气流二道缓冲，采用PWM智能温控装置来控制风扇转速，在兼顾散热的同时最大限度限制风扇噪声，有效解决制氧机散热与降噪问题。
Description
技术领域
本发明涉及制氧机技术领域，尤其涉及一种低噪声制氧机
背景技术
分子筛式制氧机是一种常见的制取氧气的机器，其主要是利用分子筛物理吸附和解吸技术，通过物理原理，以空气压缩机为动力，在加压时将空气中的氮气进行吸附，对剩余未被吸附的氧气进行富集，经过净化处理后即为高纯度氧气，分子筛在减压时，将所吸附的氮气排放到环境空气中，在下一次加压时又可以吸附氮气，富集氧气，整个过程为周期性对称循环工作过程，这种类型的制氧机产氧迅速，氧浓度高，适合于各种人群氧疗与氧保健，且安全无污染，成本低廉，性价比高。
目前制氧机内部主要运动部件为压缩机、电磁阀、散热风扇等，运动部件在设备运行过程中会产生振动以及机械运动噪声，同时运动部件与其他结构件、结构件与结构件之间也会产生共振，气流在管道中的运动也会进一步增加设备噪声，尤其是排氮瞬间，气流速度极快，甚至会产生爆破声。这是分子筛制氧机行业的痛点共性。目前还没有成熟技术可完全消除噪声，行业中目前一般通过以下一些方式来降低设备噪声：
a.降低散热风扇转速以降低风扇在运行过程中产生的噪声，该方式的弊端在于降低散热风扇转速后，必然会引起设备内部温度升高，导致制氧效率降低，设备加速老化；
b.在制氧机内部粘贴隔音材料来降低噪声，该方式的弊端在于会增加设备成本，同时粘贴隔音棉后会降低机器的散热性能，降低设备制氧效率；
c.采用钣金件将运动部件进行包裹，进行噪声隔离，该方式的弊端在于会增加设备成本，且结构复杂，同时使设备变得笨重，不便移动。
本发明通过改变制氧机内部结构设计，优化排氮消声器结构，采用二级底座进行气流二次缓冲，采用PWM智能温控装置来控制风扇转速，在兼顾散热的同时最大限度限制风扇噪声，通过一系列优化设计，较好地解决制氧机散热与降噪问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种低噪声分子筛式制氧机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明通过如下技术手段实现：
一种低噪声分子筛式制氧机，包括有操作面板1、前壳2、后壳5，前壳2和后壳5底部设置有一级底座41，一级底座41底部设置有二级底座3。在一级底座41上方安装有压缩机罩壳47，压缩机罩壳47内安装有压缩机50和压缩机减震组件51，分子筛吸附塔42、进气缓冲器44、氧气缓冲罐45、压缩机启动电容通过支架分别固定在压缩机罩壳47上。所述压缩机罩壳47上顶面安装有风扇43、排氮消声器48，所述风扇上方设有冷凝盘管49。所述压缩机50与进气缓冲器44、分子筛吸附塔42相连，所述分子筛吸附塔与氧气缓冲罐45和排氮消声器48连接。
所述压缩机启动电容下方粘贴有减震棉，防止设备运行时，启动电容震动与压缩机罩壳47撞击产生噪声，启动电容安装固定位置上方开有缺口，用于启动电容在运作时的散热。
所述分子筛吸附塔42采用集成化安装，将左右吸附塔通过吸附塔上盖422进行集成，同时吸附塔上盖422上还集成有电磁阀424，电磁阀424与上盖进行集成其好处在于能够尽量缩短进气口与上盖排氮口423之间距离，能够高效进行气流传导，精简内部结构，节约安装空间。
如图3和图4所示，所述一级底座41上方设有压缩机脚垫安装槽，用于安装压缩机减震组件51。压缩机减震组件51安装时可180°旋转方向，实现不同型号的压缩机安装。压缩机减震组件51包含减震弹簧511、压缩机脚垫512以及脚垫内壁镶嵌的软胶胶垫513，减震弹簧511安装于压缩机脚垫内。安装软胶胶垫513能对压缩机脚垫内壁进行软化处理，压缩机50运行时带动减震弹簧511震动，而减震弹簧511安装于压缩机脚垫内，采用软化处理后可以避免弹簧震动时与压缩机脚垫内壁撞击产生的噪声。
压缩机安装脚501内安装有金属支脚502，金属支脚502下端插入安装于压缩机减震弹簧511内，压缩机50与减震弹簧511之间的连接属于柔性连接，能够最大限度地对压缩机50运行进行缓冲，降低压缩机50与其他结构件之间的共振。
所述压缩机罩壳47的侧面安装有进气缓冲器44，如图5所示，进气缓冲器44为长方形腔体，进气缓冲器44由上下两部分(441和443)通过超声波焊接而成，腔体内部有加强筋442，防止压缩机50吸气时进气缓冲器44因负压导致变形而产生的空鼓声。从气路上来看，进气缓冲器44安装于压缩机50上游，能够降低压缩机50吸气时产生的噪声，同时能够稳定进气压力，使压缩机50排气更为平稳。
如图6所示，所述压缩机罩壳47顶面中间位置开有一圆形缺口，圆形缺口为轴流风扇排风口471，其正上方安装有轴流风扇，轴流风扇排风方向由上至下，能够将机器内部热量吸入，统一从压缩机罩壳47顶面上的圆形缺口排放到压缩机罩壳47内部，最终从二级底座3四周排风口排出。在轴流风扇的上方还安装有冷凝盘管49，能够对压缩机50产出的压缩空气进行冷却。
所述压缩机罩壳47顶面左侧均匀开有4个压缩机罩壳排氮口472，形状为小圆孔，所述排氮口472上方安装有圆片消声海绵，海绵上方安装有排氮消声器48，圆片海绵能够对排氮消声器48排出的氮气进行二次降噪，通过圆片海绵的氮气进入压缩机罩壳47内部，最终氮气也是通过二级底座3四周排风口排出。
排氮消声器48由上下两部分构成。如图7所示，通过四颗螺钉将排氮消声器上盖482、下盖483、压缩机罩壳47连接固定。消声器上盖482外侧中间位置有一圆形管道，为消声器进气口481，连接分子筛吸附塔上盖排氮口423。
如图8所示，在消声器上盖482内侧中间位置有一中空的花蕊结构4821。当氮气从顶部进气口进入后，通过上盖内侧花蕊结构4821将氮气进行分流，缓冲气流能量，在花蕊结构4821中空部位安装有圆形消声海绵，用于进气气流的缓冲。
排氮消声器下盖483为一碗状结构，在碗底开有一圈均匀小孔，为排氮消声器排气口4831。
如图9所示，在排氮消声器下盖483中间位置有一环形圆槽，在圆槽内安装有圆柱消声海绵486。在下盖内部安装有环形消声海绵484。当氮气从消声器上盖花蕊结构4821分流排出后，通过下盖环形消声海绵484进一步缓冲降噪，最终通过底部均匀圆孔4831排出。
在排氮消声器上盖482与下盖483之间安装有密封圈485，防止氮气排放时，通过上下盖之间连接缝隙冲出，产生啸叫噪声。
如图10所示，一级底座41底部设置有二级底座3，二级底座3内部中间位置有凹槽，用于放置温度传感器31，该温度传感器用于检测一级底座排热口401的排气温度，二级底座3内部还粘贴有鸡蛋型消音棉32，用于吸收从一级底座排热口401传出的噪声。二级底座3四周开有条形槽301，能够改变从一级底座41排出气流的方向，缓冲及分散气流能量，在进行快速排热的同时，降低排出气流产生的噪声。
安装在一级底座41上方的压缩机罩壳47内部粘贴有消音棉，能够对压缩机50产生的噪声进行吸收，底座上方的前壳2和后壳5形成制氧机封闭内腔空间，内壁均粘贴有消音棉，吸收制氧机内部噪声，最大限度防止制氧机内部噪声扩散。
前壳2上还安装有操作面板1，面板内侧安装有装配印刷电路板模块，用于制氧机运行时的逻辑控制，所述装配印刷电路板模块中植入PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)智能温控程序，具体的说，通过二级底座3中间位置的传感器，检测制氧机排出气体的温度，将温度信号转化为模拟信号传输给MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，MCU根据预制程序对风扇转速进行控制，当制氧机在高温环境下运行时(比如夏季)，制氧机排气温度相对过高，这时传感器检测到高温，反馈到MCU，从而调整风扇运行电压占空比，加快风扇转速，帮助设备更好的散热。当制氧机在低温环境下运行时(比如冬季)，制氧机排气温度相对过低，这时传感器检测到较低的温度，反馈到MCU，从而调整风扇运行电压占空比，降低风扇转速，从而减小了设备的噪声。
其排气温度与占空比关系图如下：
| 温度(℃) | ≤40℃ | 42℃ | 44℃ | 46℃ | 48℃ | 50℃ | 52℃ | 54℃ |
| 占空比(％) | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | 80％ | 90％ | 100％ |
采用该方式进行温控有以下优势：
(1)在满足散热的条件下，将风扇产生的噪声降到最低；
(2)降低风扇运行能耗；
(3)低温时，风扇以非全功率运行，能够延长风扇使用寿命。
与现有技术相比，本发明通过以上一系列技术方案，能够在保证设备散热的同时，最大限度的降低设备产生噪音，实现低噪声分子筛式制氧机设计。
附图说明
图1为本发明实施例中制氧机外形轴视示意图；
图2为本发明施例中一级底座组件轴视示意图；
图3为本发明实施例中压缩机部分结构示意图；
图4为本发明实施例中压缩机减震组件结构示意图；
图5为本发明实施例中进气缓冲器结构示意图；
图6为本发明实施例中压缩机罩壳结构示意图；
图7为本发明实施例中压缩机罩壳结构示意图；
图8为本发明实施例中排氮消声器上下盖结构示意图；
图9为本发明实施例中排氮消声器上下盖结构示意图；
图10为本发明实施例中排氮及排热示意图；
操作面板(1)、前壳(2)、二级底座(3)、一级底座组件(4)、后壳(5)
一级底座(41)、分子筛吸附塔(42)、分子筛吸附塔支架(421)、吸附塔上盖(422)、上盖排氮口(423)、电磁阀(424)、风扇(43)、进气缓冲器(44)、氧气缓冲罐(45)、氧气缓冲罐支架(46)、压缩机罩壳(47)、排氮消声器(48)、消声器进气口(481)、冷凝盘管(49)
压缩机(50)、压缩机安装脚(501)、金属支脚(502)、压缩机减震组件(51)、压缩机减震弹簧(511)、压缩机脚垫(512)、压缩机软胶胶垫(513)
进气缓冲器下部(441)、进气缓冲器加强筋(442)、进气缓冲器上部(443)
轴流风扇排风口(471)、压缩机罩壳排氮口(472)
消声器进气口(481)、排氮消声器上盖(482)、排氮消声器下盖(483)、
中空花蕊结构(4821)、排氮消声器排气口(4831)
环形消声海绵(484)、密封圈(485)、圆柱消声海绵(486)
压缩机罩壳内部消声棉(473)、二级底座条形槽(301)、一级底座排热口(401)、温度传感器(31)、鸡蛋型消声棉(32)
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，一种低噪声分子筛式制氧机包括有操作面板1、前壳2、后壳5，前壳2和后壳5底部设置有一级底座41，一级底座41底部设置有二级底座3。在一级底座41上方安装有压缩机罩壳47，压缩机罩壳47内安装有压缩机50和压缩机减震组件51，分子筛吸附塔42、进气缓冲器44、氧气缓冲罐45、压缩机启动电容通过支架分别固定在压缩机罩壳47上。所述压缩机罩壳47上顶面安装有风扇43、排氮消声器48，所述风扇上方设有冷凝盘管49。所述压缩机50与进气缓冲器44、分子筛吸附塔42通过硅胶管相连，所述分子筛吸附塔与氧气缓冲罐45和排氮消声器48通过硅胶管连接。
所述压缩机启动电容下方粘贴有减震棉，防止设备运行时，启动电容震动与压缩机罩壳47撞击产生噪声，启动电容安装固定位置上方开有缺口，用于启动电容在运作时的散热。
所述分子筛吸附塔42采用集成化安装，将左右吸附塔通过吸附塔上盖422进行集成，同时吸附塔上盖422上还集成有电磁阀424，电磁阀424与上盖进行集成其好处在于能够尽量缩短进气口与上盖排氮口423之间距离，能够高效进行气流传导，精简内部结构，节约安装空间。
如图3和图4所示，所述一级底座41上方设有压缩机脚垫安装槽，用于安装压缩机减震组件51。压缩机减震组件51安装时可180°旋转方向，实现不同型号的压缩机安装。压缩机减震组件51包含减震弹簧511、压缩机脚垫512以及脚垫内壁镶嵌的软胶胶垫513，减震弹簧511安装于压缩机脚垫内。安装软胶胶垫513能对压缩机脚垫内壁进行软化处理，压缩机50运行时，带动压缩机减震弹簧511震动，压缩机减震弹簧511安装于压缩机脚垫内，采用软化处理后可以避免弹簧震动时与压缩机脚垫内壁撞击产生的噪声。
压缩机安装脚501内安装有金属支脚502，金属支脚502下端插入安装于压缩机胶垫内的减震弹簧511内，压缩机50与减震弹簧511之间的连接属于柔性连接，能够最大限度地对压缩机50运行进行缓冲，降低压缩机50与其他结构件之间的共振。
所述压缩机罩壳47的侧面安装有进气缓冲器44，如图5所示，进气缓冲器44为长方形腔体，进气缓冲器44由上下两部分(441和443)通过超声波焊接而成，腔体内部有加强筋442，防止压缩机50吸气时进气缓冲器44因负压导致变形而产生的空鼓声。从气路上来看，进气缓冲器44安装于压缩机50上游，能够降低压缩机50吸气时产生的噪声，同时能够稳定进气压力，使压缩机50排气更为平稳。
如图6所示，所述压缩机罩壳47顶面中间位置开有一圆形缺口，圆形缺口为轴流风扇排风口471，其正上方安装有轴流风扇，轴流风扇排风方向由上至下，能够将机器内部热量吸入，统一从压缩机罩壳47顶面上的圆形缺口排放到压缩机罩壳47内部，最终从二级底座3四周排风口排出。在轴流风扇的上方还安装有冷凝盘管49，能够对压缩机50产出的压缩空气进行冷却。
所述压缩机罩壳47顶面左侧均匀开有4个压缩机罩壳排氮口472，形状为小圆孔，所述排氮口472上方安装有圆片消声海绵，海绵上方安装有排氮消声器48，圆片海绵能够对排氮消声器48排出的氮气进行二次降噪，通过圆片海绵的氮气进入压缩机罩壳47内部，最终氮气也是通过二级底座3四周排风口排出。
排氮消声器48由上下两部分构成。如图7所示，通过四颗螺钉将排氮消声器上盖482、下盖483、压缩机罩壳47连接固定。消声器上盖482外侧中间位置有一圆形管道，为消声器进气口481，连接分子筛吸附塔上盖排氮口423。
如图8所示，在消声器上盖482内侧中间位置有一中空的花蕊结构4821。当氮气从顶部进气口进入后，通过上盖内侧花蕊结构4821将氮气进行分流，缓冲气流能量，在花蕊结构4821中空部位安装有圆形消声海绵，用于进气气流的缓冲。
排氮消声器下盖483为一碗状结构，在碗底开有一圈均匀小孔，为排氮消声器排气口4831。
如图9所示，在排氮消声器下盖483中间位置有一环形圆槽，在圆槽内安装有圆柱消声海绵486。在下盖内部安装有环形消声海绵484。当氮气从消声器上盖花蕊结构4821分流排出后，通过下盖环形消声海绵484进一步缓冲降噪，最终通过底部均匀圆孔4831排出。
在排氮消声器上盖482与下盖483之间安装有密封圈485，防止氮气排放时，通过上下盖之间连接缝隙冲出，产生啸叫噪声。
如图10所示，一级底座41底部设置有二级底座3，二级底座3内部中间位置有凹槽，用于放置温度传感器31，该温度传感器用于检测一级底座排热口401的排气温度，二级底座3内部还粘贴有鸡蛋型消音棉32，用于吸收从一级底座排热口401传出的噪声。二级底座3四周开有条形槽301，能够改变从一级底座41排出气流的方向，缓冲及分散气流能量，在进行快速排热的同时，降低排出气流产生的噪声。
进一步地，安装在一级底座41上方的压缩机罩壳47内部粘贴有消音棉，能够对压缩机50产生的噪声进行吸收，底座上方的前壳2和后壳5形成制氧机封闭内腔空间，内壁均粘贴有消音棉，吸收制氧机内部噪声，最大限度防止制氧机内部噪声扩散。
进一步地，前壳2上还安装有操作面板1，面板内侧安装有装配印刷电路板模块，用于制氧机运行时的逻辑控制，所述装配印刷电路板模块中植入PWM(Pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)智能温控程序，具体的说，通过二级底座3中间位置的传感器，检测制氧机排出气体的温度，将温度信号转化为模拟信号传输给MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)，MCU根据预制程序对风扇转速进行控制，当制氧机在高温环境下运行时(比如夏季)，制氧机排气温度相对过高，这时传感器检测到高温，反馈到MCU，从而调整风扇运行电压占空比，加快风扇转速，帮助设备更好的散热。当制氧机在低温环境下运行时(比如冬季)，制氧机排气温度相对过低，这时传感器检测到较低的温度，反馈到MCU，从而调整风扇运行电压占空比，降低风扇转速，从而减小了设备的噪声。
其排气温度与占空比关系图如下：
| 温度(℃) | ≤40℃ | 42℃ | 44℃ | 46℃ | 48℃ | 50℃ | 52℃ | 54℃ |
| 占空比(％) | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | 80％ | 90％ | 100％ |
采用该方式进行温控有以下优势：
(1)在满足散热的条件下，将风扇产生的噪声降到最低；
(2)降低风扇运行能耗；
(3)低温时，风扇以非全功率运行，能够延长风扇使用寿命。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种低噪声分子筛式制氧机，包括有操作面板(1)、前壳(2)、后壳(5)，所述前壳(2)和所述后壳(5)底部设置有一级底座(41)，所述一级底座(41)底部上设置有二级底座(3)，其特征在于：在所述一级底座(41)上方安装有压缩机罩壳(47)，所述压缩机罩壳(47)内安装有压缩机(50)和压缩机减震组件(51)，分子筛吸附塔(42)、进气缓冲器(44)、氧气缓冲罐(45)、压缩机启动电容分别固定在所述压缩机罩壳(47)上，所述压缩机罩壳(47)上顶面安装有风扇(43)、排氮消声器(48)，所述风扇(43)上方设有冷凝盘管(49)，所述压缩机(50)与所述进气缓冲器(44)、所述分子筛吸附塔(42)相连，所述分子筛吸附塔(42)与所述氧气缓冲罐(45)和所述排氮消声器(48)连接；
所述压缩机启动电容下方粘贴有减震棉，以防止设备运行时启动电容震动与压缩机罩壳(47)撞击产生噪声，启动电容安装固定位置上方开有缺口，用于启动电容在运作时的散热；
所述一级底座(41)上方设有压缩机脚垫安装槽，用于安装压缩机减震组件(51)，所述压缩机减震组件(51)包含压缩机脚垫(512)、脚垫内壁镶嵌有软胶胶垫(513)、安装于压缩机脚垫内的压缩机减震弹簧(511)，所述压缩机减震组件(51)可旋转方向，实现不同型号的压缩机安装，压缩机安装脚(501)内安装有金属支脚(502)，金属支脚(502)下端插入减震弹簧(511)内，压缩机(50)与减震弹簧(511)之间柔性连接；
所述压缩机罩壳(47)的侧面安装有进气缓冲器(44)，为长方形腔体，由上下两部分通过超声波焊接而成，腔体内部有加强筋(442)，防止压缩机(50)吸气时进气缓冲器(44)因负压导致变形而产生的空鼓声；
所述压缩机罩壳(47)顶面中间位置开有一圆形缺口，圆形缺口为轴流风扇排风口(471)，其正上方安装有轴流风扇，轴流风扇排风方向由上至下，能够将机器内部热量吸入，统一从压缩机罩壳(47)顶面中间位置上的圆形缺口排放到压缩机罩壳(47)内部，最终从二级底座(3)四周排风口排出，在轴流风扇的上方还安装有冷凝盘管(49)，能够对压缩机(50)产出的压缩空气进行冷却；
所述压缩机罩壳(47)顶部面左侧均匀开有4个压缩机罩壳排氮口(472)，形状为小圆孔，所述压缩机罩壳排氮口(472)上方安装有圆片消声海绵，海绵上方安装有排氮消声器(48)，圆片海绵能够对排氮消声器(48)排出的氮气进行二次降噪；
排氮消声器(48)由上下两部分构成，通过四颗螺钉将排氮消声器上盖(482)、排氮消声器下盖(483)、压缩机罩壳(47)连接固定，在排氮消声器上盖(482)与排氮消声器下盖(483)之间安装有密封圈(485)，所述排氮消声器上盖(482)外侧中间位置有一圆形管道，为消声器进气口(481)，连接分子筛吸附塔上盖排氮口(423)，所述排氮消声器上盖(482)内侧中间位置设有一中空的花蕊结构(4821)，在花蕊结构(4821)中空部位安装有圆形消声海绵，用于进气气流的缓冲；所述排氮消声器下盖(483)为一碗状结构，在碗底开有一圈均匀小孔，为排氮消声器排气口(4831)；所述排氮消声器下盖(483)中间位置有一环形圆槽，在圆槽内安装有圆柱消声海绵(486)，在排氮消声器下盖内部安装有环形消声海绵(484)，当氮气从排氮消声器上盖(482)的花蕊结构(4821)分流排出后，通过排氮消声器下盖内的环形消声海绵(484)进一步缓冲降噪，最终通过底部排氮消声器排气口(4831)排出。
2.根据权利要求1所述的低噪声分子筛式制氧机，其特征在于：一级底座(41)底部设置有二级底座(3)，二级底座(3)内部中间位置有凹槽，用于放置温度传感器(31)，用于检测一级底座排热口(401)的排气温度，所述二级底座(3)内部粘贴有鸡蛋型消音棉(32)，用于吸收从一级底座排热口(401)传出的噪声，所述二级底座(3)四周开有条形槽(301)，能够改变从一级底座(41)排出气流的方向，缓冲及分散气流能量，在进行快速排热的同事同时，降低排出气流产生的噪声；
安装在一级底座(41)上方的压缩机罩壳(47)内部粘贴有消音棉，能够对压缩机(50)产生的噪声进行吸收，底座上方的前壳(2)和后壳(5)，形成制氧机封闭内腔空间，内壁均粘贴有消音棉，吸收制氧机内部噪声，最大限度防止制氧机内部噪声扩散。
3.根据权利要求2所述的低噪声分子筛式制氧机，其特征在于：所述前壳(2)上还安装有所述操作面板(1)，所述操作面板(1)内侧安装有装配印刷电路板模块，用于制氧机运行时的逻辑控制，所述装配印刷电路板模块中植入PWM智能温控程序，通过二级底座(3)中间位置的温度传感器(31)检测制氧机排出气体的温度，将温度信号转化为模拟信号传输给MCU，所述MCU根据预制程序调整风扇运行电压占空比，控制风扇转速，其排气温度与占空比关系图如下：
。
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